[发明专利]一种中压船舶电力系统单相接地故障报警器设计方法

说明书

本发明公开了一种中压船舶电力系统单相接地故障报警器设计方法，属于船舶安全运行维护领域。本发明先将每一时刻的含有不确定性的两个报警置信度利用报警置信度静态融合规则进行静态融合，得到每一时刻的静态报警置信度，再利用报警置信度动态融合规则将当前时刻的静态报警置信度与其以往时刻的动态报警置信度进行动态融合，得到当前时刻的动态报警置信度，并在相关判定准则下判定是否发出警报，这种静态融合与动态融合相结合的置信度融合过程可以有效降低报警器的误报率和漏报率。

技术领域

本发明涉及一种中压船舶电力系统单相接地故障报警器设计方法，属于船舶安全运行维护领域。

背景技术

在中压船用电力系统中，电缆数量多，总长度长，等效对地电容显著大于低压船舶电力系统，单相接地故障的危害已经不能忽视。单相接地故障作为一种频发故障，会造成非接地相对地电压升高，长期带故障运行将影响电缆的绝缘水平，造成电缆的加速老化。还会引起接地点(间断性)电弧，导致故障严重化，进而发展为两相、三相(短路)接地故障。一般情况下，通过设置合适的方向性零序过电流保护可实现对此类故障的有效保护。

中压船用电力系统中的单相接地故障，就是要对产生的零序电压，电流的相位与幅值做量化分析，然后设计报警器对中压电力系统的单相接地状态进行有效实时的监测。但是普通的报警器只能根据单一的输入信号变量是否触发设定的报警阈值来确定报警与否，这种单一变量下的阈值触发报警产生的机制，在中压电力系统的实际应用中，常常会导致误报、漏报等情况发生。通常衡量一个报警器性能的基本指标为误报率、漏报率和平均延迟时间。数字滤波、时间延迟、设置死区是几类常用的基于绝对阈值判别方式的报警器设计方法，这些传统的报警方法采用过程变量超过阈值则立即报警、低于阈值报警即刻解除的机制。但是，考虑到中压电力系统的复杂情况，这些传统方法并不能很好的消除中压电力系统运行及传感器信息采集中各种不确定性干扰，导致误报率和漏报率过大，无法达到精准判定中压电力系统运行状态的目的。

发明内容

本发明的目的是提出一种中压船舶电力系统单相接地故障报警器设计方法，与传统报警器设计方法中采用的绝对阈值报警判别方式不同，本发明所提方法先将每一时刻的含有不确定性的两个报警置信度利用报警置信度静态融合规则进行静态融合，得到每一时刻的静态报警置信度，再利用报警置信度动态融合规则将当前时刻的静态报警置信度与其以往时刻的动态报警置信度进行动态融合，得到当前时刻的动态报警置信度，并在相关判定准则下判定是否发出警报，这种静态融合与动态融合相结合的置信度融合过程可以有效降低报警器的误报率和漏报率。

本发明包括以下各步骤：

(1)对于中压船舶电力系统，其中压部分的拓扑多为母排分段结构，每段母排上至少由一台发电机供电，日用变压器和推进变频器等负载设备分开连接至不同的母排分段上，根据《钢制海船入级规范》，当系统中发生单相接地故障时，在故障点和地之间形成3.3KV～10.8KV不等的零序电压U，通过线缆和设备的对地电容以及发电机中性点电阻对地产生零序电流I及其相位D，由零序电流传感器采集得到零序电流信号，经傅里叶分解得到其峰值，记为x₁，由零序电流传感器采集得到零序电流相位，记为x₂，零序电流峰值x₁由0开始增大，零序电流相位x₂从180°开始向-90°方向偏离，同时中压电力系统由正常工作状态变为故障状态，传感器每隔1秒采集一次零序电流信号和零序电流相位。

(2)设定单相接地故障报警器的辨识框架为Θ＝{NA,A}，其中NA＝0表示电力系统处于正常运行状态，A＝1表示电力系统处于单相接地故障状态。